五軸數(shù)控加工刀具與工件誤差源建模及控制策略研究.pdf

1、五軸數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)和智能裝備領(lǐng)域最核心的技術(shù)之一，本文沿著高精高速這一數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主線，對(duì)五軸加工誤差的控制策略進(jìn)行了研究。在對(duì)五軸加工誤差來(lái)源及其分類分析的基礎(chǔ)上，歸納出誤差控制方法的發(fā)展及不足，明確了在數(shù)控系統(tǒng)端對(duì)加工誤差進(jìn)行控制的研究方向與內(nèi)容。
　　五軸空間刀具動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是影響來(lái)源于刀具誤差控制的關(guān)鍵技術(shù)，本文對(duì)五軸加工過(guò)程中的刀具磨損進(jìn)行建模分析，提出了一種基于開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的高效刀具管理技術(shù)的刀具磨損

2、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償策略，給出了刀具誤差的動(dòng)態(tài)計(jì)算、預(yù)測(cè)、補(bǔ)償策略。仿真表明，刀具動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)能夠大大減小五軸加工時(shí)由刀具磨損引起的誤差。
　　將空間刀補(bǔ)與五軸NURBS加工技術(shù)有機(jī)結(jié)合是提高五軸加工精度和速度的難點(diǎn)。本文對(duì)五軸加工中的空間刀具補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了適用于五軸加工的三重NURBS曲線軌跡模型，通過(guò)該模型能夠較為完整的描述出刀具位姿和切觸點(diǎn)位置，從而能有效的實(shí)現(xiàn)五軸空間刀具補(bǔ)償。試驗(yàn)表明，該方法能夠有效解決五軸NURBS加工

3、中的空間刀補(bǔ)問(wèn)題。
　　基于在機(jī)檢測(cè)的工件模型調(diào)整是更通用、直接的工件源誤差控制策略。本文在在機(jī)檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上提出了一種工件模型重構(gòu)調(diào)整的誤差控制方法，通過(guò)對(duì)在機(jī)檢測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化選取、重構(gòu)點(diǎn)的計(jì)算以及工件表面的離線重新擬合實(shí)現(xiàn)了工件誤差的控制，試驗(yàn)表明，該方法在加工剛性較好的工件時(shí)對(duì)工件誤差的控制有明顯的效果。
　　誤差的在機(jī)檢測(cè)及實(shí)時(shí)控制是高精高效加工的難點(diǎn)，而軌跡規(guī)劃則是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵入手點(diǎn)，本文針對(duì)五軸數(shù)控加工誤差的實(shí)

4、時(shí)控制提出了一種完整的軌跡規(guī)劃策略，通過(guò)增加軌跡重規(guī)劃模塊克服了宏程序?qū)崟r(shí)補(bǔ)償不能執(zhí)行前瞻規(guī)劃的缺點(diǎn)，給出了完整軌跡規(guī)劃模塊的工作流程。
　　五軸加工中精度與速度是一個(gè)傳統(tǒng)矛盾點(diǎn)，本文在完整軌跡規(guī)劃的階段對(duì)加工速度規(guī)劃方法進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，并提出一種能夠根據(jù)路徑類型選擇加減速策略的智能S型加減速控制方法，使五軸加工更加平滑，仿真驗(yàn)證表明，使用該智能S型加減速以及變插補(bǔ)周期精插補(bǔ)技術(shù)，能夠在保證原有的加工精度前提下提高加工速度。